Énergie éolienne : fonctionnement, avantages, inconvénients
Avec l’énergie solaire, le biogaz et l’hydraulique, l’énergie éolienne est la plus importante source d’énergie verte. Cette énergie utilise la puissance du vent pour créer un courant électrique. Les éoliennes se déclinent en trois types différents et peuplent de plus en plus le paysage belge. Quelles sont leur fonctionnement ainsi que leurs avantages et inconvénients ? Une éolienne pollue-t-elle ?
Énergie éolienne Belgique : c’est quoi ?
L’énergie éolienne se classe parmi les énergies vertes les plus efficaces. Après le solaire, elle est la plus exploitée par les fournisseurs d’énergie verts en Belgique.
Fonctionnement éolienne
L’éolien exploite l’énergie produite par le vent. On parle d’énergie cinétique, celle-ci est générée à partir du mouvement de masses d’air. Ces mouvements sont captés par les pales de l’hélice d’une éolienne. Grâce à l’intermédiaire d’une éolienne, l’énergie cinétique du vent est transformée en énergie électrique. Une éolienne est composée de différentes parties :
- Moyeu ;
- Pales ;
- Frein mécanique ;
- Multiplicateur ;
- Nacelle ;
- Alternateur ;
- Système d'orientation de la nacelle ;
- Mât ;
- Transformateur ;
- Base, fondations ;
- Câbles électriques enterrés.
Schéma d'une éolienne La partie composée des pales et du moyeu se nomme le rotor. Le mât, les systèmes électriques et le transformateur sont situés dans ce qu’on appelle la tour.
Les pales sont mises en mouvement par les vents et font tourner le moyeu. Le rotor entraîne le mouvement du système embarqué dans la nacelle. Ce mouvement fournit ainsi de l’énergie à l’alternateur, lui permettant de produire un courant électrique alternatif. Le transformateur, situé sur la base, converti cette énergie à un niveau de tension plus élevé. Cette énergie peut ensuite être injectée dans le réseau.
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Puissance éolienne
L’éolienne se sert de la puissance du vent qui est une énergie renouvelable. La puissance de l’énergie produite par une éolienne dépend ainsi de certains facteurs. Le premier est bien évidemment la vitesse et la puissance du vent lui-même. La température de l’air joue également. Enfin, l’éolienne a aussi un impact. La taille et la forme des pales influent sur la puissance électrique produite.
Énergie cinétique éolienne L’énergie cinétique du vent est convertie grâce au rendement aérodynamique. On adapte la vitesse de rotation de l’éolienne en fonction de la vitesse du vent pour obtenir le meilleur rendement aérodynamique.
En 2023, l’énergie éolienne représente 5,3 % de la production électrique mondiale. Cela signifie que l’éolien produit 651 GigaWatts d’électricité disponible. La Chine, les États-Unis et l’Allemagne sont les trois plus gros producteurs d’énergie éolienne.
La Belgique comptait près de 1 740 éoliennes sur son territoire en 2022, dont 339 offshore (en mer). Ce nombre d’éoliennes permet de générer 5 307 MW d’électricité. Le parc d’éoliennes terrestres génère 1 296 MW en Wallonie et 1 756 MW en Flandre. En mer, la puissance produite est de 2 254 MW. Toutes ces éoliennes permettent de répondre aux besoins en électricité annuelle de plus de 1,8 million de foyers belges.
Éolienne fonctionnement : trois types d’éoliennes
On distingue trois principaux types d’éoliennes. On parle d’éolienne horizontale, d’éolienne verticale et d’éolienne offshore.
Éoliennes horizontales
L'éolienne horizontale est la plus connue et la plus répandue en Belgique. La composition de l’éolienne détaillée plus haut est celle d’une éolienne horizontale. Elle capte le vent grâce à son hélice à pales. Ici, le mât est horizontal par rapport au sol. Cette éolienne offre un rendement important, grâce à son système d’orientation des pales. Celles-ci s’orientent en fonction du vent pour optimiser la production d’électricité.
Elles sont plus solides et faciles à entretenir, mais peuvent générer un certain bruit et sont parfois difficiles à installer.
Éoliennes verticales
Ici, l’équivalent du mât de l’éolienne est vertical par rapport au sol. Sa forme permet de produire de l’énergie même en cas de vent très faible. Deux éoliennes verticales sont beaucoup utilisées : l’éolienne Savonius et l’éolienne Darrieus.
L’éolienne Savonius est composée de deux demi-cylindres tournant autour du mât vertical. Le rotor de l’éolienne Darrieus est en forme hélicoïdale, cylindrique ou de H. C’est cette forme qui tourne autour de la tige verticale. Celle-ci capte moins facilement les vents faibles que le modèle Savonius.
Éoliennes offshore
Offshore signifie au large. Cette appellation désigne ainsi les éoliennes se trouvant au large des côtes, en pleine mer. Le principe est le même que les éoliennes horizontales. Une éolienne destinée à être posée en mer, est conçue dans des matériaux plus robustes. Cela permet aux éoliennes offshore de résister aux vents très forts, au sel et aux courants marins.
Quels sont les avantages et les inconvénients de l'énergie éolienne ?
Comme toutes les énergies renouvelables, l’éolien possède ses avantages et inconvénients.
| Énergie éolienne avantage | Énergie éolienne inconvénient |
|---|---|
L’éolien est 100 % renouvelable. | Cette énergie est tributaire de la présence du vent, de sa vitesse et de la température de l’air. Globalement, l’éolien est soumis aux conditions météorologiques. |
L’éolien est décarboné en phase d’exploitation. | Une éolienne terrestre est très bruyante, elle peut ainsi être une nuisance sonore pour les logements et entreprises alentours. |
Le cycle de vie d’une éolienne (de sa fabrication à son recyclage) libère 12,7 g de CO2/kWh, 14,8 g de CO2/kWh pour l’éolienne offshore. | L’impact visuel des éoliennes sur le paysage belge n’est pas à négliger. |
Une éolienne est recyclable à 90 %. | La mortalité des oiseaux due aux éoliennes est faible, mais tout de même présente. Certains parcs éoliens peuvent avoir un impact sur l’écosystème et la biodiversité de la zone. |
L’énergie éolienne permet de réduire l’importation d’énergie fossile et l’empreinte écologique de la Belgique. | La recherche sur l’impact des éoliennes offshore n’est pas assez aboutie et ne permet pas aujourd’hui d’affirmer que leur présence en mer est sans conséquence pour la faune et les fonds marins. |
Le prix de cette énergie ne dépend pas du cours du pétrole, par exemple. Sa source étant renouvelable, les prix du marché de l'énergie belge sur l’éolien sont plus stables. | Présence de spots pour prévenir les ULM et engins volants pouvant engendrer une pollution lumineuse. |
Une éolienne est facile à installer. | |
Le potentiel des éoliennes ne demande qu’à être exploité et pourrait fournir une très grande quantité d’énergie verte. | |
Une éolienne peut fournir de l’électricité industrielle ou domestique dans des zones coupées des réseaux électriques classiques. |
Même si l’on dénombre un certain nombre d’inconvénients, l’éolien reste une solution de choix pour lutter contre le changement climatique et élargir le mix énergétique belge. Ce type d’énergie renouvelable permet une transition facilitée et rapide vers un système de production d’énergie à bas-carbone.
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Est-ce que les éoliennes polluent ?
Les inconvénients soulevés ci-dessus révèlent une possible pollution par l’éolien. Cependant, l’idée que les éoliennes polluent est plutôt fausse. Nous pouvons classer cette pollution en deux catégories : la pollution indirecte qui n’impacte pas l’environnement et la pollution directe qui a des répercussions sur notre écosystème.
Pollution indirecte
La principale pollution engendrée par l’éolien est la dégradation du paysage. Cette forme de pollution n’a pas d’impact sur le changement climatique. Il impacte uniquement la vie quotidienne des citoyens vivant à proximité de parcs éoliens.
Un parc éolien peut générer une pollution lumineuse à cause des spots placés sur chaque éolienne. Ces spots clignotent par intermittence pour prévenir de leur emplacement. Des réglementations existent aujourd’hui pour synchroniser les phases de clignotement et réduire la pollution lumineuse.
De même, certains relèvent une nuisance sonore non négligeable liée aux éoliennes. Des études ont toutefois montré qu’à une distance de 500 m, le son d’une éolienne s’élève à 35 décibels. Ce niveau sonore est comparable au bruit d’un frigo ou au bruissement du vent dans les feuilles. On estime d’ailleurs que le seuil d’endormissement d’un être humain se situe entre 30 dB et 40 dB.
Pollution directe
La place des éoliennes dans le paysage peut cependant perturber certains écosystèmes et oiseaux. Néanmoins, des études sont en cours pour prouver ces perturbations et, si possible, y remédier. C’est la même chose pour les parcs éoliens offshore. Le problème ici est le manque de recherches de la part des gouvernements et entreprises installant des éoliennes en mer. Les associations écologiques demandent plus de recherche pour plus de respect des fonds marins et de la biodiversité locale avant la pose d’éoliennes offshore.
La fabrication d’éoliennes terrestres ne requiert pas de composants chimiques ou de terres rares. Il y en a toutefois besoin, en petite quantité, pour produire les éoliennes offshore. Le bilan carbone des éoliennes reste bas, avec moins de 15 g de CO2/kWh, quand il faut 490 g de CO2/kWh et 820 g de CO2/kWh pour le gaz naturel et le charbon.